碧根果各部分成分应用及果仁的深加工

蔡怡朗，俞浩然，何亚萍，朱恩俊,*

1.南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心 (南京 210023)2.江苏碧耕源家庭农场有限公司 (常州 213181)

2017-05-09

江苏高校优势学科建设工程项目(项目编号：YXK1403)。

蔡怡朗，女，1993年出生，硕士研究生，研究方向为食品科学与工程。

*通讯作者：朱恩俊，男，1968年出生，博士，教授，研究方向为农产品加工工艺研究。

碧根果各部分成分应用及果仁的深加工

蔡怡朗1，俞浩然1，何亚萍2，朱恩俊1,*

1.南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心 (南京 210023)2.江苏碧耕源家庭农场有限公司 (常州 213181)

详细介绍了碧根果果实的果皮、果壳以及果仁的营养成分和功效，并总结了近年来果皮在医学、化学、染色方面，果壳在建材开发、提取色素、提取抗氧化剂、制备活性炭等方面的研究和应用情况，以及目前国内对薄壳山核桃果仁的深加工和开发现状。最后对国内薄壳山核桃的深层次开发及利用进行了展望。

碧根果；不饱和脂肪酸；超临界CO2萃取；乳饮料；休闲食品

碧根果即薄壳山核桃，也叫美国山核桃和长山核桃，原产于美国南部和墨西哥北部，碧根果仁除了含有丰富的营养，还具有一定的医疗保健功能，是世界著名的干果。

我国亚热带和暖温带地区的气候条件，与薄壳山核桃原产地的气候条件相似。薄壳山核桃被引种进入我国，至今已有一百多年的历史, 但在很长一段时间内只是作为景观树或行道树在部分地区有少量种植。直到20世纪末期，薄壳山核桃在我国才逐渐受到重视[1]。目前，我国已有22个以上的省、市(区)开展了薄壳山核桃的引种栽培，主要集中在亚热带东部和长江流域，并呈零星状分布[2]。我国经济水平飞速发展的同时，人民的生活质量也普遍提升，保健养生越来越被人们关注，因此含有丰富营养物质的碧根果逐渐受到人们青睐，更多的深加工产品需要被开发并推广。近年来，国内对碧根果的综合利用的研究越来越多，包括果皮提取抑菌成分、抗氧化成分，果壳制作活性炭、提取食用色素以及果仁的深加工。目前常见的碧根果仁深加工系列产品包括：碧根果油、碧根果粉、碧根果乳、碧根果酸奶、碧根果休闲食品等，其目的是更合理有效的开发利用碧根果资源，提高其利用率和使用价值，但目前这些产品的知名度并不高，应用并不广泛，需要在加工工艺以及成产成本上继续改进。

利用丰富的碧根果资源开拓新型的碧根果深加工产品的同时，也可以促进该经济作物的种植与深加工的良性循环，以此来创造更多的经济效益和社会效益。

1 碧根果各部分成分

1.1果皮的成分

碧根果的果壳外有一层青色的外果皮，俗称“青龙衣”，核桃属植物是一种具有抗癌作用的植物，山核桃外果皮中含有大量的单宁及多元酚类[3]，同时也含有许多有益人体健康的成分,能够起到杀菌、消炎、镇痛、抗肿瘤等作用[4]，黄柳舒[5]等分离纯化山核桃外果皮中有效成分，得到6种活性成分，分别为p-谷甾醇、8-羟基-2-乙氧基-1,4-萘醌、5-羟基-2-乙氧基-1,4-萘醌、4,8-二羟基-1-四氢萘酮、乔松酮和槲皮素-3-O-p-D-葡萄糖苷，且初步试验发现这些化合物具有抗癌功效。

1.2果壳的成分

碧根果的原产地和采摘时间的差异导致碧根果壳的化学成分有差异,但主要成分是木质素,尤其酸不溶木质素是碧根果壳中最主要的成份,其他主要成份还包括纤维素和半纤维素。碧根果壳含有的主要化学元素是C、H、O、N、S等,含有的微量元素包括钙、镁、铁、硅、磷等[6-7]。此外，姜著英[8]等鉴定证实了山核桃蒲壳还含有氨基酸、皂苷、黄酮、强心苷、挥发油、生物碱类等化学成分。

1.3果仁的成分

碧根果具有壳薄仁厚，香酥可口，营养丰富的特点。据美国农业部2001年的测定结果，碧根果仁碳水化合物含量为13%，且含有丰富的维生素A、维生素B1、维生素B6、维生素B12、维生素C、维生素E、核黄素、烟酸、泛酸以及磷、锌、锰、硒、钙、铁、镁、钾、铜等多种矿物质成分，蛋白质含量达到9.17%，主要营养成分有17种氨基酸，8种脂肪酸, 包含7种人体必须的氨基酸[9]。山核桃果仁的含油率可达69.8%～74.01%，是木本油料中含油率最高的一种，山核桃油气味清香且营养丰富，且油的碘价、皂化值高；油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸含量占88.38%～95.78%，超过茶油4倍，也比世界著名食用油——橄榄油的含量高，饱和脂肪酸及廿碳以上难消化脂肪酸含量极微，是优质食用油[10]。碧根果油，集碧根果之精华，含有多种生理活性物质和维生素，不但具有碧根果仁绝大部分的营养保健及药理功效，而且还具有碧根果油的独特功效。通过对碧根果仁的脂肪含量分析，每100 g碧根果仁的脂肪含量高达70 g。碧根果仁含有丰富的不饱和脂肪酸，与橄榄油相类似，长期坚持食用能够减小患冠心病的几率。其含有的抗氧化剂与红葡萄酒类似，长期坚持食用，可以显著提高人体血液中γ-生育酚 (维生素E的一种)的含量，能够有效抗衰老、抗氧化、健胃、预防前列腺癌。其所含脂肪的主要成分包含人体必需的脂肪酸：亚油酸甘油酯、亚麻酸以及油酸甘油酯，且含量高达90%，没有任何油脂可以达到如此高的含量。

2 碧根果的应用现状

2.1碧根果外果皮的应用

青皮中不同的有机化合物其作用各不相同，赵岩[11]等研究发现使用溶剂浸提所得的混合物可直接用于治疗疾病，将果皮晒干可直接制作成药，从果皮中提取的色素可代替化学物质广泛应用于安全性更高的染发剂、食品添加剂以及农药等其他方面。李秀峰[12]等用Paperdisc这一方法证明了果皮中的胡桃醌能够抑制许多革兰阳性菌以及革兰氏阴性菌，这也从侧面对胡桃醌能够有效抑制肿瘤细胞生长，对其具有直接的杀伤力这一假设进行了证实。苏秀[13]等分别对山核桃外果皮甲醇提取物进行了抑菌活性的离体测定以及活体测定，实验结果表明山核桃外果皮中的甲醇提取物能够较好的抑制黄瓜炭疽病菌Colletotrichum lagenarium、黄瓜菌核病菌Sclerotinia Sclerotiorum (Lib) de Bary、苹果腐烂病菌Valsa mali、辣椒疫病菌Phytophthora capsici等四种病菌和蚜虫的生长。凌庆枝[14]等使用热水浸提法提取核桃外果皮色素，提取得到的色素含植物的清香味，且较稳定性，在可食用色素的开发利用方面具有很广阔的前景。以上研究表明碧根果外果皮可应用于医药研发、生物抑菌剂研发以及可食用安全色素的研发。

2.2碧根果壳的再利用[15]

目前我国碧根果的种植业已趋成熟，碧根果的深加工势必导致大量的碧根果壳剩余，为了提高碧根果的利用率并尽量减少浪费，对碧根果壳可利用资源进行研究势在必行。目前国内对核桃壳进行的研究显示，在食品、医药、化工以及工艺品方面核桃壳都存在十分可观的开发利用空间[16]。

2.2.1提取可食用棕色素

陈志勇[17]等将核桃壳粉碎至30目，加50%乙醇，80 ℃水浴加热回流5 h，冷却至室温，过滤，将滤液减压浓缩后用石油醚洗涤并进行真空干燥，最后得粉状核桃壳棕色素。该色素具有良好的耐热、抗氧化等性能。李维莉[18]等用AB-8树脂纯化棕色素对提取色素的工艺进行了改良，实验结果显示AB-8树脂对核桃壳棕色素具有较强的吸附力，吸附后用50%乙醇洗脱可提取到质量更高、色泽度更好的棕色素。

2.2.2制造活性炭

李荣华[19]等研究表明核桃壳碾磨成粉后能够吸附污水中的重金属Cr，故山核桃壳是制备生物质吸附剂的潜在材料。丁之恩[20]等采取微波-催化剂的实验方法，以山核桃壳为实验原料制备活性炭，实验结果显示山核桃壳满足制备活性炭对原料中灰分、挥发成分、固定炭等成分的要求。余筱洁[21]等制备活性炭的实验条件为磷酸浓度50%(ω),活化温度300 ℃,活化时间45 min，活性炭的最终得率为53.21%。

2.2.3生产抗氧化剂

胡博路[22]等研究了核桃壳的抗氧化性能，利用化学发光法以及硫代巴比妥酸法进行实验，实验结果显示 ,核桃壳不能清除超氧阴离子自由基(O2-)，对羟基自由基(OH-)则反之,此外能够对亚油酸起到抑制脂质过氧化的作用，效果最明显的是核桃壳中的正己烷、乙酸乙酯提取物，其效果堪比同浓度的茶多酚，该实验证明核桃壳内含具有抗氧化特性的物质，且抗氧化性果良好 ,说明核桃壳值得进行深入的开发和利用，变废为宝的同时核桃壳资源得到了充分利用。

2.2.4制作抗聚剂

早在1989年，贾铭勋[23]等干馏核桃壳提取其中的焦油，研究其抗聚性，实验结果表明核桃壳焦油抗聚剂同木焦油抗聚剂作用基本相同, 抗氧效果明显且具有,具有含酚量高、抗聚合性能好等特点，可替代硬阔杂木焦油抗聚剂而用于合成氯丁橡胶工业。之后，孙忠玺[24]等对提取山核桃壳焦油生产抗聚剂进行了研究，确定了蒸馏工艺过程、操作工艺参数、操作方法以及在提取加工过程中潜在的事故并给出了解决方案，该项研究提供了核桃壳进行开发利用的技术保证，此外，该研究结果显示由山核桃壳提取的焦油加工出来的二馏分(杂酚油馏分) 可用于药用木溜油的加工，药用木溜油是一种价格昂贵的产品。此举在节约森林资源的同时又拓宽了抗聚剂的原料来源，有利于生态环境。

2.2.5制作滤料[25]

目前国内已经由很多核桃壳过滤器制造商，比较出名的有扬州澄露环境工程有限公司、江苏一环集团公司等，这些制造商在利用核桃壳制作滤料时有其特殊的加工要求：①要求滤料原料一定是完全成熟的野生山核桃的果壳, 果壳表面要求没有虫蛀等缺陷；②用粉碎机充分粉碎挑选之后的果壳，粉碎之后添加碱性药剂进行高温蒸煮达到滤料脱脂的目的；③清洗脱脂后的碎料，清洗的同时进行揉搓以达到脱皮的目的，然后用烘干机进行烘干；④烘干后对碎粒按照不同要求进行严格的挑选、筛分、包装。

经过上述工艺流程生产的合格的核桃壳滤料要求其满足以下3个条件：①滤料的比重要求比H2O稍大一点，大约范围为1.30～1.40 g/cm3；②滤料的破碎率和磨损率之和要求小于等于3%，滤料成品的皮壳率要求小于等于0.3%，杂质率低于0.3%；③盐酸可溶率要求低于3.5%(百分率按质量计)。

由以上生产工艺生产的合格核桃壳滤料具有较好的亲水性且能够有效的抵抗油脂的浸侵，滤料使用后可采用滤后水进行冲洗以去除其表面吸附的污油等杂质。滤料颗粒内部吸附的污油等杂质，可通过反洗时的机械动力去除。滤料的具有较高的硬度，良好的韧性、耐磨且不容易腐烂，补料可长期使用，补料量为每年5%左右，在石油工业方面有广泛的应用前景。

2.2.6制作堵漏剂

黄贤杰[26]等改进了HHH堵漏的配方，优化后的配方为清水+2%粘土+0.1%CMC+15%HHH+4%核桃壳(中粗)+4%核桃壳(细)+3%云母，该配方制备的堵漏剂通过了实验测试并获得了成功。张沛元[27]等将核桃壳粉作为材料，应用于“逐级渐进法”桥接堵漏工艺中，结果显示使用核桃壳粉、单封剂和超细碳酸钙于轻度漏井具有良好的效果。可见核桃壳在石油业的应用也大有前途。

2.2.7加工有机稀释肥

在氧化剂的参与和一定温度条件下，木质素可以与氨水发生氨化反应形成氨化木质素，这种氨化木质素可以作为有机缓释肥应用于农业。张小勇[28]等对核桃壳进行粉碎、干燥、过60目筛后置于反应釜中，加一定量的氨水，通入O2或加入H2O2和蒸馏水，使用O2和H2O2作为氧化剂时,核桃壳作为天然木质素材料能够与氨水发生反应，进而加工成为有机稀释肥料，含氮量能达4.5%～6.8%。

2.3碧根果仁深加工

2.3.1碧根果油

目前提取核桃油普遍采用的方法有水酶提取法、冷榨提取法、有机溶剂浸出法以及超临界CO2萃取法。李天兰[29]等利用水酶法提取核桃油，实验结果得最佳酶解温度为60 ℃、最佳酶添加量为3.5%(即纤维素酶70 U/g原料，木瓜蛋白酶3 360 U/g原料)、最佳料液比为1∶8、最佳酶解时间为4 h，最后核桃油的提取率达到76.91%。周如金[30]等研究用正己烷提取核桃油，在25 Hz、300 W的超声波的优化辅助提取作用下浸提温度设为65 ℃、料液比设为1∶6.5，最后提取到的核桃油质量达到原核桃质量的58.5%。结果显示，在提油率大致一样的情况下，利用超声波进行强化辅助能够降低提取温度或者减少提取时间或者减少溶剂用量。余兆硕[31]等在提取工艺方面继续进行改进，使用正己烷作为提取溶剂，利用超声波强化萃取山核桃油，进行单因素试验，采取响应面分析法优化工艺条件来获取最佳提取工艺参数，实验结果显示最佳提取，料液比为1∶7.8，超声功率为370 W，35 ℃时提取40 min，山核桃油提取率可达67.63%。利用GC-MS对提取的山核桃油进行分析，分析结果得所提山核桃油的不饱和脂肪酸含量高达92.98%，品质较高。周明亮[32]用超临界CO2萃取的方法提取山核桃油，粉碎粒度为30目(孔径0.6 mm),在30 MPa，40 ℃条件下萃取2.5 h,山核桃油的最终提取率高达95.74%，该法萃取得到的山核桃油碘价较高而皂化价以及酸价很低。使用气相色谱仪测定所提取的山核桃油脂的脂，亚油酸含量为23.21%，亚麻酸含量2.11%。

碧根果油的高不饱和性是它的高营养性，同时也是它难以贮存的根本原因。阎师杰[33]等为了解决不易贮藏的难题，对经过超临界CO2流体萃取法提取的核桃油采用分子络合、乳化包埋、复凝聚等方法研究核桃油微胶囊化的抗氧化效果,研究结果显示采用喷雾干燥法,以大豆分离蛋白以及麦芽糊精、β-环状糊精以及阿拉伯胶、明胶以及阿拉伯胶为壁材，物料浓度为20%～30%，进料温度为50 ℃～60 ℃时,设置进风温度160 ℃～180 ℃,出风温度70 ℃～80 ℃，能够制得品质较高且包埋率较高的核桃油微胶囊产品。利用包埋技术可将碧根果油制成胶囊或胶丸，这样一方面提高了碧根果油的附加值，另一方面也使其服用(使用)更加方便，更能为人们接受。

2.3.2碧根果粉

榨油后剩余的碧根果粕的主要成分为蛋白质和碳水化合物，依然具有很大的开发利用价值。陈义勇[34]以产自新疆地区品质较高的山核桃粕为原料，采用喷雾干燥法生产核桃粉,设置核桃浆液的均质压力为50 MPa,设置喷雾干燥过程中进风和出风温度分别为220 ℃和95 ℃,以4%的蔗糖脂肪酸酯作为乳化剂，1.4%的β-环糊精为稳定剂,上述加工工艺条件下生产的核桃粉符合国家卫生标准，具有较好的水溶性，且保留了较多的营养物质,稳定性可达到100%。

此外，按照我国的传统饮食习性，为弥补单一原料营养上的缺陷，迎合各类消费者的需求，可将速溶碧根果粉与大豆、花生、牛奶或鸡蛋等多种营养物质相结合，开发出系列复合碧根果粉产品，达到营养互补的目的。赵见军[35]以冷轧核桃粕为原料,在单因素试验的基础上进行正交及全面实验,实验结果表明最佳工艺条件为：在40 MPa均质压力下均质3次，进、出风温度分别为190 ℃、85 ℃，乳化温度为60 ℃,原味、咸味、甜味速溶核桃粉配方及其添加量(核桃粕质量的百分数)分别为：3%的蔗糖脂肪酸酯作为乳化剂、0.9%的β-环糊精作为稳定剂、0.2%的多聚磷酸钠作为表面活性剂，加1.0%食盐，1.0%的五香粉，5.0%的白砂糖、6.0%的低脂奶粉、4.0%的植脂末，核桃、玉米与大豆的添加比例为44∶38∶18,也可在速溶碧根果粉中强化铁、锌等多种营养强化剂，开发出系列营养强化型碧根果粉产品。碧根果粉的副产品使原料得到充分利用，减少了剩余原料的浪费，使产品成本降低。

2.3.3碧根果乳饮料

利用碧根果仁还可以生产碧根果乳或碧根果乳饮料。凭借碧根果独特的营养成分，以发展天然植物乳为目的，保证香精、色素、防腐剂零添加，以确保碧根果所含的营养物质及其功能特性不受损。韩喜江[36]等加工全脂山核桃乳饮料的配方为山核桃仁3%～5%，蔗糖脂HLB-11 0.15%，EDTA0.02%，黄原胶0.08%，白砂糖6%-8%，蒸馏水余量，生产出乳白色的山核桃乳饮料。王文杰[37]等采用单因素及正交实验，用木瓜蛋白酶对提取过油脂的核桃粕粉进行酶解,实验结果显示制作核桃蛋白酶解饮料的最佳工艺参数为：甜蜜素0.075%,蔗糖0.037%,山梨糖醇0.055%,磷酸0.1%，用此配方制作的的产品的感官综合评分较高，核桃乳饮料风味较好。另外，在加工工艺方面，孙向军[38]等研究使用复合乳化剂对产品的优化，配方0.03% CMC、0.02%阿拉伯胶、0.02%琼脂、0.07%单甘酯，实验结果显示在30～35 MPa的压力下均质10～20 min可获得较好的稳定效果。

2.3.4乳酸菌发酵碧根果乳

碧根果乳饮料生产不能将碧根果仁全部利用，加工过程中将过滤出部分碧根果渣。残余的碧根果渣仍含有丰富的蛋白质，脂肪以及粗纤维等营养物质。为了使碧根果仁得到充分利用，可以将碧根果渣用乳酸菌进行发酵生产碧根果活性乳饮料。添加的乳酸菌具有分解粗纤维，使其转变成人体可吸收利用的营养素的功能，乳酸菌发酵碧根果乳饮料作为一种创新的营养食品，不仅提高了原料的营养价值，还增加了经济效益。刘瑞芳[39]等进行实验，利用核桃渣生产发酵乳饮料，实验结果表明按照水料比19∶1在67 ℃，pH值为4时浸泡5 h后进行磨浆，次数为5次，是制作发酵乳饮料的最佳磨浆工艺参数。最适发酵菌株为驯化后的植物乳杆菌和嗜热链球菌,最佳发酵工艺参数为：装料量90%、接种量1%、接种比例1∶1、蔗糖添加量896 g/kg、发酵初始pH值为6.8、38 ℃温度下发酵16 h。最佳稳定剂配方为：0.8 g/kg的蔗糖酯、2.2 g/kg单脂酸甘油酯、1.5 g/kg羧甲基纤维素钠、2 g/kg阿拉伯胶，根据该生产工艺参数和配方制备的乳酸菌发酵核桃乳饮料具有较好的口感呢与风味。

2.3.5果汁碧根果乳饮料

果汁碧根果乳饮料，是以碧根果乳为基本原料乳，加入不同种类的水果原汁单一混合调配成的饮料。中性的碧根果乳与水果原汁相加，调配成酸性果乳饮料，兼具新鲜果汁与碧根果乳的香味，口感酸中带甜，且具有特殊风味和较高的营养价值易吸收，适合于老人、儿童饮用，可为市场增添新的品种，为碧根果深加工开辟新的途径。

2.3.6碧根果休闲食品

碧根果仁经轻微脱脂后制得的碧根果饼，复水后可基本恢复碧根果仁原形，可用来加工一系列碧根果休闲小食品，如碧根果饼干、碧根果酥糖、琥珀碧根果仁等。李榕[40]以核桃渣为原料研究制作核桃膳食纤维饼干，实验结果得出的制作核桃膳食纤维饼干的最佳配方为:核桃渣粒度80目,小苏打以及碳酸氢铵作为疏松剂，配比为1∶0.2,添加量1%，添加15%核桃渣、15%木糖醇以及10%油脂，根据以上配方生产出来的膳食纤维饼干既充分利用了核桃果仁，又开发出了新型的营养型休闲食品。

另外也可以制作成碧根果酥糖或琥珀碧根果仁。碧根果酥糖简要的基本生产环节初定如下：碧根果仁和辅料→混合后粉碎→蘸糖→掺粉→切分→造型→包装，有上述步骤可制得形态完整，外表美观，口感酥脆的产品，是极富特色的一种碧根果休闲食品。琥珀碧根果仁时采用碧根果仁、白砂糖、食用油等制成，具有琥珀的颜色和光泽，能够维持碧根果仁自身的形态，是一种老少皆宜的休闲食品。

3 讨论与展望

综上所述，碧根果树是一种用途广泛，受益时间长，经济、社会好生态效益明显，经济价值高的产物。碧根果果实因优质脂肪酸及蛋白质含量较高，营养丰富具有保健品开发前景。近年来我国碧根果种植业发展迅速，在不断试验与摸索中逐步实现了商业化，产量逐年增长。与此同时碧根果的深加工需要不断地发展和创新。我国虽地大物博，但相对而言是一个资源匮乏的国家,随着我国人口增长，循环经济、可再生资源的利用越来越受到人们的重视,对碧根果外果皮以及果壳的再利用势在必行。此外，随着国家经济水平的上升，人民的生活质量不断提高，健康、养生的生活方式越来越受到追捧，碧根果油的开发既满足了人们对于营养保健食品的需求也丰富了食用油品种，改善了人们的饮食结构。可以预见，未来国内碧根果深加工食品市场前景广阔。

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Applicationofbiogradecomponentsinpecananddeepprocessingofnuts

Cai Yilang1, Yu Haoran1, He Yaping2, Zhu Enjun1,*

1.College of Food Science and Engineering/Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety, Nanjing University of Finance and Economics(Nanjing 210023)2. Jiangsu Bigengyuan Family Farm Co., Ltd.(Changzhou 213181)

The nutrient composition and effect of peel, shell and nut were introduced in detail, and the recent research and application were summarized of peel in medicine, chemistry and dyeing, shell in building materials development, pigment extraction, antioxidant extraction, preparation of activated carbon, etc., as well as the current deep processing and development of nut. Finally, the development and utilization of pecan in China were discussed.

pecan; unsaturated fatty acid; supercritical CO2extraction; milk beverage; snack food

TS201

A

1672-5026(2017)05-046-06